JP6361825B2 - 電流検出素子、送電装置及び電力伝送システム - Google Patents

電流検出素子、送電装置及び電力伝送システム Download PDF

Info

Publication number
JP6361825B2
JP6361825B2 JP2017520707A JP2017520707A JP6361825B2 JP 6361825 B2 JP6361825 B2 JP 6361825B2 JP 2017520707 A JP2017520707 A JP 2017520707A JP 2017520707 A JP2017520707 A JP 2017520707A JP 6361825 B2 JP6361825 B2 JP 6361825B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductor
current detection
main line
conductors
electrostatic shielding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017520707A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2016190290A1 (ja
Inventor
市川 敬一
敬一 市川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of JPWO2016190290A1 publication Critical patent/JPWO2016190290A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6361825B2 publication Critical patent/JP6361825B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804Printed windings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36Electric or magnetic shields or screens
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36Electric or magnetic shields or screens
    • H01F27/363Electric or magnetic shields or screens made of electrically conductive material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20Instruments transformers
    • H01F38/22Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28Current transformers
    • H01F38/30Constructions
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804Printed windings
    • H01F2027/2809Printed windings on stacked layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Description

本発明は、線路に流れる高周波交流電流を検出する電流検出素子、送電装置及び電力伝送システムに関する。
特許文献1には、ICの電源ラインを流れる電流を検出するための直流電流センサが記載されている。この直流電流センサは、複数の磁性体層を積層した磁性体チップの内部に、電源ラインに接続される直線状の直流ライン接続用電極、及びコイル状の交流ライン接続用電極を配置している。そして、直流ライン接続用電極に電流が流れると、交流ライン接続用電極のインダクタンスが変化する。これを利用して、電源ラインの直流電流を検出している。
特開平3−84905号公報
特許文献1に記載の直流電流センサをより小型化した場合、直流ライン接続用電極と交流ライン接続用電極との距離が短くなる。この場合、電極間に容量が生じ、電極同士が電界結合することがある。特許文献1では、直流電流を検出するため、この電界結合が問題となることはない。しかしながら、交流電流を検出する場合において、電極同士が電界結合すると、その容量を介して、直流ライン接続用電極から生じる不要ノイズが交流ライン接続電極に流れ込み、電流検出を精度よく行えないおそれがある。
そこで、本発明の目的は、線路に流れる高周波交流電流を精度よく検出する電流検出素子、それを備えた送電装置及び電力伝送システムを提供することにある。
本発明に係る電流検出素子は、絶縁体と、前記絶縁体に形成された主線路導体と、前記絶縁体に形成され、前記主線路導体と磁界結合するコイル状の電流検出用導体と、前記絶縁体に形成され、グランドに接続される静電遮蔽導体と、を備え、前記静電遮蔽導体は、前記電流検出用導体の巻回軸に沿った巻回軸方向からの平面視で、前記主線路導体又は前記電流検出用導体の少なくとも一方に重なっていることを特徴とする。
この構成では、静電遮蔽導体を設けることで、主線路導体の電圧が電流検出用導体に与える影響を小さくできる。詳しくは、主線路導体と電流検出用導体との間に容量が生じる。この容量を介して、主線路導体の電圧による不要ノイズが電流検出用導体へ流れ込む。静電遮蔽導体を設けた場合、主線路導体からの不要ノイズ(電圧)は、主線路導体と電流検出用導体との間の容量と、電流検出用導体と静電遮蔽導体との間に生じる容量とにより分圧される。したがって、主線路導体の電圧が大きい場合であっても、その電圧は分圧されることで、電流検出用導体には、静電遮蔽導体が無い場合と比較して、より小さな電圧が入力される。このため、主線路導体の電圧が電流検出用導体に与える影響を抑えることができる。この結果、主線路導体の電圧が大きくても、精度よく電流を検出できる。
本発明に係る電流検出素子では、前記主線路導体は一方向に延びる直線状である構成でもよい。
この構成では、主線路導体のインダクタンスと抵抗値とを抑えることができる。
本発明に係る電流検出素子では、前記静電遮蔽導体は、前記主線路導体と前記電流検出用導体との間に形成された導体間遮蔽部を有していてもよい。
この構成では、主線路導体と電流検出用導体との間に容量が生じることを抑制できる。
本発明に係る電流検出素子は、二つの前記電流検出用導体を備え、前記二つの電流検出用導体は、巻回軸を同方向にして形成され、前記主線路導体は、前記巻回軸方向からの平面視で、前記二つの電流検出用導体の間に配置されている構成でもよい。
この構成では、二つの電流検出用導体が独立している場合には、二つの電流検出結果を得ることができる。また、二つの電流検出用導体を直列接続した場合には、主線路導体と、電流検出用導体との磁界結合を強くでき、感度よく電流検出を行える。二つの電流検出用導体を並列接続した場合には、電流検出用導体の抵抗を下げ、損失を抑えることができる。
本発明に係る電流検出素子では、前記二つの電流検出用導体は直列に接続されている構成でもよい。
この構成では、主線路導体と、電流検出用導体との磁界結合を強くでき、感度よく電流検出を行える。
本発明に係る電流検出素子では、前記主線路導体と前記静電遮蔽導体との間に生じる容量は、前記電流検出用導体と前記静電遮蔽導体との間に生じる容量よりも小さくてもよい。
主線路導体と静電遮蔽導体との間に生じる容量が大きいと、主線路導体からその容量へ流れる電流が多くなり、主線路導体に流れる電流に影響が及ぶ。そこで、前記構成とすることで、主線路導体及び主線路導体に接続される回路への影響を軽減できる。
本発明に係る電流検出素子では、前記静電遮蔽導体は、前記静電遮蔽導体の外縁と接続される開口を有し、前記開口は、前記巻回軸方向からの平面視で、前記電流検出用導体のコイル開口と少なくとも一部が重なっている構成でもよい。
この構成では、静電遮蔽導体を開ループ状とすることで、静電遮蔽導体から不要な磁束が生じ、その磁束が電流検出用導体から発生する磁束を打ち消すことを防止できる。また、電流検出用導体を静電遮蔽導体で静電シールドでき、電界ノイズの漏えいを低減できる。
本発明に係る電流検出素子は、二つの前記静電遮蔽導体を備え、前記二つの静電遮蔽導体は、前記巻回軸方向において、前記主線路導体と前記電流検出用導体とを間に挟んで形成されている構成でもよい。
この構成では、主線路導体での電圧が電流検出用導体に与える影響をより抑えることができる。この結果、精度よく電流を検出できる。
本発明に係る電流検出素子は、前記絶縁体の主面に設けられるグランド接続用実装電極、を備え、前記電流検出用導体は、巻回軸が前記絶縁体の前記主面に交わるように形成され、前記静電遮蔽導体は、前記電流検出用導体のコイル開口内に形成され、前記グランド接続用実装電極に接続される接続導体、を含む構成でもよい。
この構成では、絶縁体の主面と反対側に、静電遮蔽導体の一部を設ける場合であっても、一部は接続導体を介して、その主面に設けられるグランド接続用実装電極に接続できる。その接続導体は、電流検出用導体のコイル開口内に形成するため、電流検出用導体の開口スペースを有効活用することで、余分なスペースの削減できる。その結果、電流検出素子の小型化を実現できる。
本発明は、受電装置が有する受電側結合部と、電界又は磁界の少なくとも一方により結合する送電側結合部を備え、電界結合又は磁界結合の少なくとも一方により、前記受電装置へ電力を伝送する送電装置において、前記送電側結合部に接続される電力伝送ラインに流れる電流を検出する電流検出部、を備え、前記電流検出部は、絶縁体と、前記絶縁体に形成された主線路導体と、前記絶縁体に形成され、前記主線路導体と磁界結合するコイル状の電流検出用導体と、前記絶縁体に形成され、グランドに接続される静電遮蔽導体と、を有し、前記静電遮蔽導体は、前記電流検出用導体の巻回軸に沿った巻回軸方向からの平面視で、前記主線路導体又は前記電流検出用導体の少なくとも一方に重なっていて、前記主線路導体は、前記主線路導体が前記電力伝送ラインの一部を構成していることを特徴とする。
本発明は、送電装置が有する送電側結合部と、受電装置が有する受電側結合部とを、電界または磁界の少なくとも一方により結合させて、前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する電力伝送システムにおいて、前記送電装置は、前記送電側結合部に接続される電力伝送ラインに流れる電流を検出する電流検出部、を有し、前記電流検出部は、絶縁体と、前記絶縁体に形成された主線路導体と、前記絶縁体に形成され、前記主線路導体と磁界結合するコイル状の電流検出用導体と、前記絶縁体に形成され、グランドに接続される静電遮蔽導体と、を有し、前記静電遮蔽導体は、前記電流検出用導体の巻回軸に沿った巻回軸方向からの平面視で、前記主線路導体又は前記電流検出用導体の少なくとも一方に重なっていて、前記主線路導体は、前記主線路導体が前記電力伝送ラインの一部を構成していることを特徴とする。
この構成では、送電装置において、送電側結合部に流れる電流を感度よく検出できる。検出した電流の大きさ、又は位相の変化により、受電装置の載置の有無の判定又は異常等の状態検知を行うことができる。
本発明によれば、主線路導体での電圧が電流検出用導体に与える影響を抑えることができる。この結果、主線路導体での電圧が大きくても、精度よく電流を検出できる。
図1(A)は、実施形態1に係る電流検出素子の平面図、図1(B)は、図1(A)のA−A線における断面図である。 図2は、静電遮蔽導体を配置することによる効果を説明するための図である。 図3(A)は、実施形態2に係る電流検出素子の平面図、図3(B)は、図3(A)のA−A線における断面図である。 図4(A)は、別の例の電流検出素子の平面図、図4(B)は、図4(A)のA−A線における断面図である。 図5(A)は、実施形態3に係る電流検出素子の平面図、図5(B)は、図5(A)のA−A線における断面図である。 図6(A)は、実施形態4に係る電流検出素子の平面図、図6(B)は、図6(A)のA−A線における断面図である。 図7(A)は、実施形態5に係る電流検出素子の平面図、図7(B)は、図7(A)のA−A線における断面図である。 図8は、別の例の電流検出素子の平面図である。 図9(A)は、図8のIXA−IXA線における断面図、図9(B)は、図8のIXB−IXB線における断面図である。 図10(A)は、実施形態6に係る電流検出素子の平面図、図10(B)は、図10(A)のA−A線における断面図である。 図11は、実施形態5に係る電力伝送システムの回路図である。
(実施形態1)
図1(A)は、実施形態1に係る電流検出素子1の平面図、図1(B)は、図1(A)のA−A線における断面図である。なお、図1(A)に示す平面図は透視図である。
電流検出素子1は積層体10を備えている。積層体10は、複数の絶縁体層が積層され、焼結されて形成されている。絶縁体層は、フェライト等の磁性体のみからなる絶縁体層と、磁性体及び非磁性体からなる絶縁体層とがある。磁性体は強磁性体であり、比透磁率μ>1である。非磁性体は、周囲の磁性体よりも透磁率が低く、比透磁率μ=1である。これら絶縁体層が積層された際、積層体10には、磁性体により高透磁率部と、非磁性体により周囲の高透磁率部よりも透磁率が低い低透磁率部10Aが形成される。なお、非磁性体ではなく低透磁率の磁性体(μr≠1、ただし磁性体の透磁率よりも低い)を用いてもよい。また、絶縁体層は非磁性層のみ(誘電体セラミックス又は樹脂等)で構成してもよい。
なお、積層体10の積層方向をZ方向とする。また、絶縁体層の平面方向をX方向及びY方向とする。
積層体10の一方主面には、マザー基板に実装するための複数の実装電極(不図示)が形成されている。電流検出素子1は、実装電極が形成された積層体10の主面(Z方向での負側の積層体10表面。以下、下面と言う)をマザー基板側にして実装される。図1(A)は、積層体10の積層方向において、下面と対向する面(Z方向での正側の積層体10表面。以下、上面と言う)側から視た平面図である。
積層体10の低透磁率部10A内には、Y方向に長い直線状の主線路導体11が形成されている。主線路導体11の長手方向の両端それぞれは、不図示の層間接続導体を介して、異なる実装電極に接続されている。主線路導体11は直線状に形成されているため、主線路導体11の形成が容易であり、主線路導体11のインダクタンスと抵抗値とを低減できる。
なお、図1に示す主線路導体11は、一層の絶縁体層に印刷された導体パターンにより形成されているが、主線路導体11は、複数の異なる絶縁体層に導体パターンが形成され、それらが層間接続導体で接続されて形成されていてもよい。この場合、主線路導体11の抵抗値を低減できる。
また、Z方向と平行な積層体10の側面に主線路導体11を引き出して、側壁を介して実装電極に接続してもよい。この場合、主線路導体11と実装電極を接続する接続導体が磁性体の外側に位置するため、主線路導体11と接続導体のインダクタンスをさらに低減することができる。
積層体10には、コイル状の電流検出用導体12が形成されている。電流検出用導体12は、積層体10の異なる絶縁体層の主面に印刷された開ループ状導体が層間接続導体(不図示)により接続されて形成されている。また、電流検出用導体12は、巻回軸をZ方向にし、かつ、一部が低透磁率部10A内に位置するように形成されている。さらに、電流検出用導体12は、Z方向から視た平面視で、主線路導体11と間隙をおいて隣接配置されている。
なお、電流検出用導体12の両端それぞれは、層間接続導体(不図示)により、積層体10の下面に形成された異なる実装電極に接続されている。また、電流検出用導体12の巻回方向は特に限定されない。
積層体10には、平板状の静電遮蔽導体13A,13BがZ方向で対向して形成されている。静電遮蔽導体13A,13Bの間には、主線路導体11及び電流検出用導体12が介在している。そして、静電遮蔽導体13A,13Bは、Z方向から視た平面視で、主線路導体11及び電流検出用導体12の一部と重なっている。なお、静電遮蔽導体13A,13Bは少なくともどちらか一方のみが存在していてもよい。
静電遮蔽導体13A,13Bは、接続導体13A1,13B1を介して、Z方向に延びる層間接続導体13Cに接続される。層間接続導体13Cは、積層体10の下面に形成された実装電極(不図示)に接続されている。この実装電極は、電流検出素子1が基板に実装された場合に、グランドに接続される。すなわち、電流検出素子1が基板に実装された場合、静電遮蔽導体13A,13Bの電位はグランド電位となる。ここで、グランド電位とは回路の基準電位を指す。
なお、後に詳述するが、電流検出素子1は、主線路導体11と静電遮蔽導体13A,13Bとの距離が、電流検出用導体12と静電遮蔽導体13A,13Bとの距離よりも長くなるよう形成されている。
この構成の電流検出素子1において、主線路導体11に電流(高周波交流電流)が流れると、磁束が発生する。電流検出用導体12のコイル開口には、主線路導体11から発生した磁束が鎖交する。これにより、主線路導体11と電流検出用導体12とは磁界結合する。そして、電流検出用導体12には誘導起電力が生じ、誘導起電力に応じて誘導電流が流れる。この誘導起電力又は誘導電流を検出することで、主線路導体11に流れる電流を検出できる。なお、主線路導体11と電流検出用導体12との間の低透磁率部10Aにより、磁界結合を強くでき、電流検出を感度よく行える。
この電流検出時に、主線路導体11における電圧が大きいと、その電圧によるノイズが電流検出用導体12に流れ込み、電流検出用導体12の出力にノイズとして重畳され、電流検出を精度よく行えない場合がある。詳しくは、主線路導体11と電流検出用導体12との間には寄生容量が生じる。そして、主線路導体11からの不要ノイズが、その容量を介して、電流検出用導体12へ流れ込む。そこで、本実施形態では、静電遮蔽導体13A,13Bを配置して、電流検出用導体12への不要ノイズの流れ込みを防止して、電流検出の精度を高めている。
図2は、静電遮蔽導体13A,13Bを配置することによる効果を説明するための図である。
主線路導体11と静電遮蔽導体13A,13Bとの間に生じる容量をC1、電流検出用導体12と静電遮蔽導体13A,13Bとの間に生じる容量をC2、主線路導体11と電流検出用導体12との間に生じる容量をC12でそれぞれ表す。前記したように、電流検出素子1を基板に実装した場合、静電遮蔽導体13A,13Bの電位はグランド電位である。
図2に示す回路において、電流検出用導体12へ入力される電圧は、主線路導体11からの電圧が容量C12と容量C2とで分圧される電圧である。したがって、主線路導体11において、電圧が大きい場合であっても、その電圧は容量C12と容量C2とで分圧されることで、電流検出用導体12には、主線路導体11の電圧よりも低い電圧が入力される。このため、主線路導体11での電圧が電流検出用導体12に与える影響を小さくできる。この結果、主線路導体11の電圧が大きくても、電流検出用導体12に重畳するノイズ電圧が低いため、感度よく電流を検出できる。
なお、容量C1が大きい場合、主線路導体11から容量C1へ流れる電流が多くなり、主線路導体11に流れる電流に影響が及ぶ。したがって、前記のように、静電遮蔽導体13A,13Bと主線路導体11との距離を、静電遮蔽導体13A,13Bと電流検出用導体12との距離よりも長くし、C2>C1とすることで、主線路導体11への影響を軽減している。
また、主線路導体11と電流検出用導体12との距離を長くして、容量C12を小さくすることで、主線路導体11での電圧が電流検出用導体12に重畳するノイズ電圧を小さくすることはできる。しかしながら、主線路導体11と電流検出用導体12との距離を長くした場合、主線路導体11と電流検出用導体12との磁界結合が弱くなる。この場合、電流検出感度も低下する。したがって、静電遮蔽導体13A,13Bを設けることで、主線路導体11と電流検出用導体12との距離を遠ざけることなく、主線路導体11での電圧が電流検出用導体12に及ぼす影響を抑制することができる。
なお、本実施形態では、静電遮蔽導体13A,13Bは、Z方向から視た平面視で、主線路導体11及び電流検出用導体12それぞれの一部と重なっているが、静電遮蔽導体13A,13Bの平面視での大きさは適宜変更可能である。例えば、静電遮蔽導体13A,13Bは主線路導体11の全体と重なっていてもよい。また、静電遮蔽導体13A,13Bは、電流検出用導体12全体と重なっていてもよい。また、電流検出素子1は、静電遮蔽導体13A,13Bの一方のみを備えていてもよい。
なお、本実施形態では、静電遮蔽導体13A,13Bは面状の導体であるが、メッシュ状の導体でもよい。また、本実施形態では、主線路導体11、電流検出用導体12、静電遮蔽導体13A,13Bの基材は複数の絶縁体層を積層した積層体10であるが、基材として積層体にかえて樹脂をモールドしたもの等でもよい。
(実施形態2)
図3(A)は、実施形態2に係る電流検出素子2の平面図、図3(B)は、図3(A)のA−A線における断面図である。なお、図3(A)に示す平面図は透視図である。
電流検出素子2は、静電遮蔽導体24A,24B,24Cの構成が、実施形態1に係る電流検出素子1と相違する。積層体20、主線路導体21及び電流検出用導体22は、実施形態1に係る積層体10、主線路導体11及び電流検出用導体12と同じであるため、説明は省略する。なお、本実施形態では、実施形態1と同様に、積層体20の積層方向をZ方向、絶縁体層の平面方向をX方向及びY方向とする。
静電遮蔽導体24A,24Bは平板状であって、Z方向で対向している。静電遮蔽導体24A,24Bは、その間に、主線路導体21及び電流検出用導体22が介在するよう形成される。そして、静電遮蔽導体24A,24Bは、Z方向から視た平面視で、電流検出用導体22の一部と重なっている。静電遮蔽導体24Cは、主線路導体21と電流検出用導体22との間であって、積層体20の複数の絶縁体層に形成されている。静電遮蔽導体24A,24B,24Cは、不図示の層間接続導体等を介して、積層体20の下面に形成されたグランド接続用の実装電極に接続されている。静電遮蔽導体24Cは、本発明に係る「導体間遮蔽部」の一例である。
この構成では、実施形態1と同様、静電遮蔽導体24A,24Bにより、主線路導体21での電圧が電流検出用導体22へ及ぼす影響を抑制できる。また、静電遮蔽導体24Cを設けることで、主線路導体21と電流検出用導体22との間に生じる容量(図2に示す容量C12)を小さくできる。その結果、主線路導体21における電圧が電流検出用導体22に与える影響をさらに小さくできる。
なお、静電遮蔽導体24A,24Bは、Z方向から視た平面視で、電流検出用導体22にのみ重なっているが、主線路導体21にのみ重なっていてもよい。
図4(A)は、別の例の電流検出素子2Aの平面図、図4(B)は、図4(A)のA−A線における断面図である。この例に示す電流検出素子2Aは、静電遮蔽導体24A,24Bが、Z方向から視た平面視で、主線路導体11の一部にのみ重なり、電流検出用導体22とは重なっていない。この構成であっても、静電遮蔽導体24A,24Bにより、主線路導体21での電圧が電流検出用導体22へ及ぼす影響を抑制できる。そして、電流検出精度を精度よく行える。
(実施形態3)
図5(A)は、実施形態3に係る電流検出素子3の平面図、図5(B)は、図5(A)のA−A線における断面図である。なお、図5(A)に示す平面図は透視図である。
電流検出素子3は積層体30を備えている。積層体30は、実施形態1,2に係る積層体10,20と同じ構成であり、積層体30には、一部に周囲よりも透磁率が低い低透磁率部30Aが形成されている。なお、積層体30の積層方向をZ方向とする。また、絶縁体層の平面方向をX方向及びY方向とする。
積層体30の低透磁率部30A内には、Y方向に長い直線状の主線路導体31が形成されている。主線路導体31は、実施形態1,2に係る主線路導体11,21と同じ構成である。
積層体30には、コイル状の電流検出用導体32A,32Bが形成されている。電流検出用導体32A,32Bは、積層体30の異なる絶縁体層の主面に印刷された開ループ状導体が層間接続導体(不図示)により接続されて形成されている。また、電流検出用導体32A,32Bは、巻回軸をZ方向にし、かつ、一部が低透磁率部30A内に位置するように形成されている。さらに、電流検出用導体32A,32Bは、Z方向から視た平面視で、主線路導体31を間に挟むようにして形成されている。
電流検出用導体32A,32Bの下側(Z方向の負側)の一端は、積層体30の下面の実装電極に接続されている。電流検出用導体32A,32Bは、上側の一端で接続導体32Cにより互いに接続されている。本実施形態では、電流検出用導体32A,32B及び接続導体32Cは、本発明に係る「電流検出用導体」の一例である。
接続導体32Cは、主線路導体31の上側(Z方向の正側)を跨ぐようにして形成されている。そして、接続導体32Cの一端は、層間接続導体32Dにより電流検出用導体32Aの上側一端と接続し、接続導体32Cの他端は、層間接続導体32Eにより電流検出用導体32Bの上側一端と接続している。電流検出用導体32A,32Bは、接続導体32Cにより直列に接続されることで、一つのコイルを形成している。
主線路導体31に電流が流れると、主線路導体31から磁束が発生する。そして、電流検出用導体32A,32Bには、その磁束が鎖交する。これにより、主線路導体31と電流検出用導体32A,32Bとが磁気結合する。磁気結合すると、電流検出用導体32A,32Bに誘導起電力が生じ、誘導起電力に応じて電流検出用導体32A,32Bに誘導電流が流れる。この誘導起電力又は誘導電流を検出することで、主線路導体31に流れる電流を検出できる。本実施形態では、電流検出用導体32A,32Bを直列接続しているため、主線路導体31と、電流検出用導体32A,32Bとの磁界結合を強くでき、感度よく電流検出を行える。
接続導体32Cにより直列接続される電流検出用導体32A,32Bは、それぞれに流れる誘導電流が打ち消し合わないように、形成されている。例えば、電流検出用導体32A,32Bが何れも左手の螺旋(left-handed helix)である場合、電流検出用導体32A,32Bは、互いにZ方向の正側の一端が接続導体32Cにより接続される。このときに電流検出用導体32A,32Bに生じる誘導電流の流れる方向は、Z方向から視た平面視で、それぞれ逆回りである。したがって、主線路導体31と電流検出用導体32A,32Bとの磁気結合が弱まることはない。
なお、電流検出用導体32A,32Bの構造や接続の仕方は、これに限らない。主線路導体31と電流検出用導体32A,32Bとが磁界結合することで電流検出用導体32A,32Bに生じる誘導電流が打ち消しあわないように、電流検出用導体32A,32Bの構造の巻回方向と接続の仕方を選択することができる。
また、電流検出用導体32A,32Bはそれぞれ独立していてもよい。この場合には、二つの電流検出結果を得ることができる。さらに、二つの電流検出用導体32A,32Bは並列に接続されてもよい。この場合には、電流検出用導体32A,32Bの抵抗を下げ、損失を抑えることができる。また、スイッチング素子等により、電流検出用導体32A,32Bを並列接続又は直列接続に切り替える構成としてもよい。これにより、例えば、主線路に大電流が流れる場合は並列接続、小電流が流れる場合は直列接続となるように切り替えることができる。
積層体30には、平板状の静電遮蔽導体33A,33B,33Cが形成されている。静電遮蔽導体33A,33Bは、Y方向に長い矩形状である。また、静電遮蔽導体33A,33Bは、Z方向から視た平面視で、間に主線路導体31を挟み、電流検出用導体32A,32Bの一部と重なる位置に形成されている。さらに、静電遮蔽導体33A,33Bは、Z方向において、電流検出用導体32A,32Bと、接続導体32Cとの間に形成されている。
静電遮蔽導体33Cは、X方向に長い矩形状である。静電遮蔽導体33Cは、静電遮蔽導体33A,33Bそれぞれと接続し、静電遮蔽導体33A,33B,33Cは一つの導体を形成している。そして、静電遮蔽導体33A,33B,33Cは、不図示の層間接続導体等を介して、積層体30の下面に形成されたグランド接続用の実装電極に接続されている。静電遮蔽導体33Cは、Z方向において、主線路導体31と接続導体32Cとの間に形成されている。主線路導体31と接続導体32Cとの間に静電遮蔽導体33Cを形成することで、主線路導体31と接続導体32Cとの間に生じる容量を低減できる。
なお、静電遮蔽導体33A,33Bは貫通孔を有していて、層間接続導体32D,32Eは、その貫通孔を貫通している。したがって、静電遮蔽導体33A,33B,33Cは、電流検出用導体32A,32B等と直接接触していない。
この構成であっても、静電遮蔽導体33A,33Bにより、主線路導体31での電圧が電流検出用導体32A,32Bへ及ぼす影響を抑制できる。また、静電遮蔽導体33Cにより、主線路導体31と接続導体32Cとの間に生じる容量を低減することで、主線路導体31での電圧が電流検出用導体32A,32Bへ及ぼす影響を抑制できる。その結果、電流検出精度を精度よく行える。
(実施形態4)
図6(A)は、実施形態4に係る電流検出素子4の平面図、図6(B)は、図6(A)のA−A線における断面図である。なお、図6(A)に示す平面図は透視図である。
電流検出素子4は、電流検出用導体42A,42B及び静電遮蔽導体43A,43B,43C,43Dの構成が、実施形態3に係る電流検出素子3と相違する。積層体40、低透磁率部40A及び主線路導体41は、実施形態3に係る積層体30、低透磁率部30A及び主線路導体31と同じであるため、説明は省略する。なお、本実施形態でも、実施形態3と同様、積層体40の積層方向をZ方向、絶縁体層の平面方向をX方向及びY方向とする。
電流検出用導体42A,42Bは、積層体40の異なる絶縁体層の主面に印刷された開ループ状導体が層間接続導体(不図示)により接続されて形成されている。また、電流検出用導体42A,42Bは、巻回軸をZ方向にし、かつ、一部が低透磁率部40A内に位置するように形成されている。さらに、電流検出用導体42A,42Bは、Z方向から視た平面視で、主線路導体41を間に挟むようにして形成されている。
Z方向の負側の電流検出用導体42A,42Bの一端は、層間接続導体により、実装電極に接続されている。また、電流検出用導体42A,42Bの上面側の一端同士は、接続導体42Cにより接続されている。接続導体42Cは、主線路導体41を跨ぐようにして形成されている。電流検出用導体42A,42Bは、接続導体42Cにより直列に接続されることで、一つのコイルを形成している。
静電遮蔽導体43Aは、Z方向から視た平面視で、電流検出用導体42Aのコイル開口の径と同じ径を有し、一部に切欠き43A1が形成された開ループ状である。静電遮蔽導体43Aは、電流検出用導体42AのZ方向の正側であって、Z方向から視た平面視で、電流検出用導体42Aと重なる位置に形成されている。また、静電遮蔽導体43Cは、静電遮蔽導体43Aと同形状であり、静電遮蔽導体43Aとの間に電流検出用導体42Aを挟むようにして、電流検出用導体42AのZ方向の負側に形成されている。
静電遮蔽導体43Bは、Z方向から視た平面視で、電流検出用導体42Bのコイル開口と重なる開口を有し、一部に切欠き43B1が形成された開ループ状である。つまり、静電遮蔽導体43Bは、平面視で、静電遮蔽導体43Bの外縁と接続される開口を備える。静電遮蔽導体43Bは、電流検出用導体42BのZ方向の正側であって、平面視で、電流検出用導体42Bと重なる位置に形成されている。また、静電遮蔽導体43Dは、静電遮蔽導体43Bと同形状であり、静電遮蔽導体43Bとの間に電流検出用導体42Bを挟むようにして、電流検出用導体42BのZ方向の負側に形成されている。
静電遮蔽導体43A,43B,43C,43Dは、それぞれが層間接続導体を介して、グランド接続用の実装電極に接続されている。なお、静電遮蔽導体43A,43B,43C,43Dは、それぞれ切欠き(43A1,43B1等)が形成された開ループ状としてある。開ループ状とすることで、電流検出用導体42A,42Bの磁束を打ち消す磁束が静電遮蔽導体43A,43B,43C,43Dから生じることを防止できる。
この構成であっても、静電遮蔽導体43A,43B,43C,43Dにより、主線路導体41での電圧が電流検出用導体42A,42Bへ及ぼす影響を抑制できる。これにより、電流検出精度を精度よく行える。
(実施形態5)
図7(A)は、実施形態5に係る電流検出素子5の平面図、図7(B)は、図7(A)のA−A線における断面図である。なお、図7(A)に示す平面図は透視図である。
積層体50は、実施形態1に係る積層体10と同様に、複数の絶縁体層が積層され、焼結されて形成されている。積層体50は、積層方向の中央部に低透磁率部層50Aを有している。低透磁率部層50Aは、積層方向における上下に隣接する絶縁体層よりも透磁率が低い。なお、積層体50の各層の厚みは、内部に形成される後述の電流検出用導体52A,52Bの磁束密度が許容できる範囲内容に定められる。
積層体50の低透磁率部層50A内には、Y方向に長い直線状の主線路導体51A,51Bが形成されている。主線路導体51A,51Bは同形状であり、Z方向に重なるように平行配置されている。主線路導体51A,51BのY方向における両端部は、積層体50の実装面に設けられる実装電極501,502に接続される。二つの主線路導体51A,51Bで構成することで、主線路導体のインピーダンスを低減できる。なお、この例では、実装電極501,502及び主線路導体51A,51Bは、本発明に係る「主線路導体」の一例である。
電流検出用導体52A,52Bは、実施形態4に係る電流検出用導体42A,42Bと同様に、積層体50の異なる絶縁体層の主面に印刷された開ループ状導体が層間接続導体(不図示)により接続されて形成されている。また、電流検出用導体52A,52Bは、Z方向から視た平面視で、主線路導体51A,51Bを間に挟むようにして形成されている。
Z方向の負側の電流検出用導体52A,52Bの一端は、層間接続導体により、実装電極503,506に接続されている。また、電流検出用導体52A,52Bの上面側の一端同士は、接続導体52Cにより接続されている。接続導体52Cは、主線路導体51A,51Bを跨ぐようにして形成されている。電流検出用導体52A,52Bは、接続導体52Cにより直列に接続されることで、一つのコイルを形成している。
静電遮蔽導体53Aは、Z方向から視た平面視で、X方向に長い長方形状を有し、接続導体52Cと主線路導体51Aとの間に配置されている。電流検出用導体52A,52Bのコイル開口のほぼ中央部には、Z方向に延びる層間接続導体53B1,53B2が形成されている。静電遮蔽導体53Aは、接続導体53C1,53C2により、層間接続導体53B1,53B2に接続されている。層間接続導体53B1,53B2は、積層体50の実装面に設けられる、グランド接続用の実装電極507,508に接続される。
なお、積層体50の実装面に設けられる、実装電極504,505はダミー電極である。
本実施形態では、静電遮蔽導体53A、層間接続導体53B1,53B2、及び接続導体53C1,53C2は、本発明に係る「静電遮蔽導体」の一例である。
このように、静電遮蔽導体53Aが主線路導体51A,51Bと接続導体52Cとの間に設けられることで、主線路導体51A,51Bと接続導体52Cとの間に生じる寄生容量を低減できる。これにより、主線路導体51A,51Bからの不要ノイズが、その容量を介して接続導体52Cへ流れ込むことを防止できる。その結果、電流検出用導体52A,52Bによる電流検出の精度を高めることができる。
また、静電遮蔽導体53A,53Bの電位をグランド電位にするための、層間接続導体53B1,53B2を、電流検出用導体52A,52Bの開口の中央部に設けている。このように、電流検出用導体52A,52Bの開口を有効活用することで、余分なスペースの削減、例えば、X方向における電流検出用導体52A,52Bと主線路導体51A,51Bとの距離の短縮化が可能である。その結果、電流検出素子5の小型化が可能である。また、距離を短くすることで、電流検出用導体52A,52Bと主線路導体51A,51Bとの結合度を高めることができる。
なお、静電遮蔽導体の構成は、図7の構成に限らない。
図8は、別の例の電流検出素子5Aの平面図である。図9(A)は、図8のIXA−IXA線における断面図、図9(B)は、図8のIXB−IXB線における断面図である。なお、図8に示す平面図は透視図である。
この例の電流検出素子5Aは、図7(A)及び図7(B)で説明した静電遮蔽導体53A、層間接続導体53B1,53B2、接続導体53C1,53C2の他に、Y方向に延びる静電遮蔽導体53D1,53D2,53D3,53D4をさらに備える。静電遮蔽導体53D1,53D3は、Z方向において重なり、かつ、主線路導体51A,51Bと電流検出用導体42Aとの間に位置するように設けられる。静電遮蔽導体53D1,53D3は、X方向に延びる接続導体(不図示)により、層間接続導体53B1に接続される。また、静電遮蔽導体53D2,53D4は、Z方向において重なり、かつ、主線路導体51A,51Bと電流検出用導体42Bとの間に位置するように設けられる。静電遮蔽導体53D2,53D4は、X方向に延びる接続導体(不図示)により、層間接続導体53B2に接続される。
主線路導体51A,51Bを囲むように静電遮蔽導体53D1,53D2,53D3,53D4を配置することで、主線路導体51A,51Bと、電流検出用導体52A,52Bとの間に生じる寄生容量を低減できる。寄生容量を低減できるため、主線路導体51A,51Bと電流検出用導体52A,52Bとの距離と短くでき、電流検出素子5Aを小型化できる。また、距離を短くすることで、電流検出用導体52A,52Bと主線路導体51A,51Bとの結合度を高めることができる。
また、電流検出素子5Aは、長方形状の静電遮蔽導体53E1,53E2,53E3,53E4をさらに備える。静電遮蔽導体53E1,53E3は、Z方向からの平面視で、実装電極501,502と重なる位置であって、Z方向における電流検出用導体52Aと実装電極501,502との間に位置するように設けられる。また、静電遮蔽導体53E2,53E4は、Z方向からの平面視で、実装電極501,502と重なる位置であって、Z方向における電流検出用導体52Bと実装電極501,502との間に位置するように設けられる。
なお、静電遮蔽導体53E1,53E3は、X方向に延びる接続導体(不図示)により、層間接続導体53B1に接続される。また、静電遮蔽導体53E2,53E4は、X方向に延びる接続導体(不図示)により、層間接続導体53B2に接続される。
静電遮蔽導体53E1,53E2,53E3,53E4を設けることで、実装電極501,502と電流検出用導体52A,52Bとの間に生じる寄生容量を低減できる。実装電極501,502には、主線路導体51A,51Bが接続される。このため、寄生容量を低減することで、主線路導体51A,51Bからの不要ノイズが、寄生容量を介して電流検出用導体52A,52Bへ流れ込むことを防止できる。その結果、電流検出用導体52A,52Bによる電流検出の精度を高めることができる。
(実施形態6)
この例では、電流検出用導体及び静電遮蔽導体の構成が、上述の実施形態と相違する。
図10(A)は、実施形態6に係る電流検出素子6の平面図、図10(B)は、図10(A)のA−A線における断面図である。なお、図10(A)に示す平面図は透視図である。
積層体60は、実施形態5に係る積層体50と同様に、複数の絶縁体層が積層され、焼結されて形成されている。積層体60は、積層方向の中央部に低透磁率部層60Aを有している。低透磁率部層60A内には、Y方向に長い直線状の主線路導体61A,61Bが形成されている。
主線路導体61A,61Bは同形状であり、Z方向に重なるように平行配置されている。主線路導体61A,61BのY方向における両端部は、積層体60の実装面に設けられる実装電極601,602に接続される。主線路導体を二つの主線路導体61A,61Bで構成することで、主線路導体のインピーダンスを低減できる。
電流検出用導体62は、実施形態5に係る電流検出用導体52Aと同様、積層体60の異なる絶縁体層の主面に印刷された開ループ状導体が層間接続導体(不図示)により接続されて形成されている。そして、電流検出用導体62は、Z方向から視た平面視で、Y方向に沿って、主線路導体61A,61Bに平行に形成されている。
Z方向の正側の電流検出用導体62の一端は、層間接続導体により、実装電極603に接続されている。また、電流検出用導体62の負側の一端は、層間接続導体により、実装電極604に接続されている。
静電遮蔽導体63A,63B,63C,63Dは、Z方向から視た平面視で、Y方向に長い長方形状を有し、主線路導体61A,61Bと、電流検出用導体62との間に配置されている。静電遮蔽導体63A,63Bは、Z方向において重なっている。電流検出用導体62のコイル開口のほぼ中央部には、Z方向に延びる層間接続導体63Eが形成されている。静電遮蔽導体63A,63Bは、接続導体63A1,63B1により、層間接続導体63Eに接続されている。層間接続導体63Eは、積層体60の実装面に設けられる、グランド接続用の実装電極605に接続される。また、接続導体63A1、63B1は、静電遮蔽導体63A、63Bの一部であり、電流検出用導体62と部分的に重なり、コイルと静電遮蔽導体との間に静電容量を形成する。
静電遮蔽導体63C,63Dは、Z方向において重なっている。静電遮蔽導体63C,63Dは、主線路導体61A,61Bと同様に、不図示の接続導体により、層間接続導体63Eに接続されている。
なお、静電遮蔽導体63A,63B,63C,63Dは、主線路導体61A,61Bからの放射される静電ノイズを閉じ込めるように配置することが好ましい。詳しくは、静電遮蔽導体63A,63Bは、Z方向において、静電遮蔽導体63C,63Dの外側(正側及び負側)に配置され、かつ、静電遮蔽導体63C,63DとZ方向に重ならないように、静電遮蔽導体63C,63Dよりも主線路導体61A,61B側に配置する。なお、静電遮蔽導体63A,63B,63C,63Dは重なっていてもよい。
この構成であっても、静電遮蔽導体63A,63B,63C,63Dにより、主線路導体61A,61Bと電流検出用導体62との間に生じる容量を低減することで、主線路導体61A,61Bでの電圧が電流検出用導体62へ及ぼす影響を抑制できる。その結果、電流検出精度を精度よく行える。
また、層間接続導体63Eを電流検出用導体62のコイル開口のほぼ中央部に配置することで、主線路導体61A,61Bと電流検出用導体62との距離と短くでき、電流検出素子6を小型化できる。
なお、上述した各実施形態1〜6は適宜組み合わせ可能である。
(実施形態7)
この例では、実施形態1で説明した電流検出素子1を備えた電力伝送システムについて説明する。
図11は、実施形態5に係る電力伝送システム100の回路図である。
電力伝送システム100は、送電装置101と受電装置201とを備えている。電力伝送システム100は、磁界結合方式により、送電装置101から受電装置201へ電力を伝送する。
受電装置201は負荷回路211を備えている。この負荷回路211は充電回路及び二次電池を含む。なお、二次電池は受電装置201に対し着脱式であってもよい。そして、受電装置201は、その二次電池を備えた、例えば携帯電子機器である。携帯電子機器としては携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯音楽プレーヤ、ノート型PC、デジタルカメラなどが挙げられる。送電装置101は、載置された受電装置201の二次電池を充電するための充電台である。
送電装置101は、直流電圧を出力する直流電源Vinを備えている。直流電源Vinは、商用電源に接続されるACアダプタである。直流電源Vinには、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路111が接続されている。インバータ回路111の出力側には、キャパシタC41,C42及びコイルL2から構成される共振回路が接続されている。コイルL2は、本発明に係る「送電側結合部」の一例である。
また、インバータ回路111と共振回路との間には、電流検出素子1が設けられている。電流検出素子1の主線路導体11が、インバータ回路111と共振回路との間の電力伝送ラインの一部となっている。そして、この電流検出素子1は、図示しないマザー基板に実装され、キャパシタC3及び負荷RLに接続されている。
図中のインダクタL1は、主線路導体11のインダクタンス成分である。インダクタL1に電流が流れ、電流検出用導体12に誘導電流が流れたとき、負荷RLの両端電圧を検出することで、主線路導体11に流れる電流、すなわち、インバータ回路111と共振回路との間に流れる電流(以下、送電電流と言う)を検出できる。なお、キャパシタC3は、電流検出用導体12に対して並列に接続されているが、直列に接続してもよい。
受電装置201は、共振回路を構成するキャパシタC5及びコイルL3を有している。そして、コイルL2,L3が磁界結合することで、送電装置101から受電装置201へ電力が伝送される。この受電装置201の共振回路は、送電装置101の共振回路と同じ共振周波数に設定されている。送電装置101及び受電装置201の共振回路の共振周波数を同じにすることで、効率よく電力伝送が行える。コイルL3は、本発明に係る「受電側結合部」の一例である。
受電装置201の共振回路には、受電回路210が接続されている。受電回路210は、コイルL3に誘起された電圧を整流及び平滑する。また、受電回路210は、整流及び平滑した電圧を、安定化された所定電圧に変換し、負荷回路211へ供給する。
この電力伝送システム100において、送電装置101の送電電流と、送電装置101の共振回路への入力電圧V1を検出することで、インバータ回路111から受電装置201側を視たインピーダンスを検出できる。インピーダンスを検出することで、例えば、送電装置101に受電装置201が載置されたか否かを判定できる。送電装置101に受電装置201を載置した場合、送電装置101と受電装置201との共振回路が結合して、複合共振による周波数ピークが現れる。そして、インピーダンスの周波数特性を検出し、周波数ピークの有無を検出することで、受電装置201の載置の有無を判定できる。
また、送電装置101での送電電流の検出に、電流検出素子1を用いることで、装置が大型化することを抑制できる。
なお、電流検出素子1を用いて送電装置101の送電電流のみを検出した場合においても、電流の大きさ、または位相の変化により、受電装置201の載置の有無の判定または異常等の状態検知を行うことができる。
また、電力伝送システム100には、実施形態1で説明した電流検出素子1を用いているが、実施形態2〜6で説明した電流検出素子を用いてもよい。また、電力伝送システム100は、送電装置101と受電装置201とが磁界結合するシステムとして説明したが、送電装置101と受電装置201とが電界結合するシステムであってもよい。また、受電装置201に、実施形態1〜6で説明した電流検出素子を用いてもよい。
C1…容量
C12…容量
C2…容量
C3…キャパシタ
C41,C42…キャパシタ
C5…キャパシタ
L1…インダクタ
L2,L3…コイル
RL…負荷
V1…入力電圧
Vin…直流電源
1,2,2A,3,4,5,5A,6…電流検出素子
10,20,30,40,50,60…積層体
10A,20,30A,40A…低透磁率部
11,21,31,41,51A,51B,61A,61B…主線路導体
12…電流検出用導体
13A,13B…静電遮蔽導体
13A1,13B1…接続導体
13C…層間接続導体
22…電流検出用導体
24A,24B,24C…静電遮蔽導体
32A…電流検出用導体
32A,32B…電流検出用導体
32C…接続導体
32D,32E…層間接続導体
33A,33B,33C…静電遮蔽導体
42A,42B…電流検出用導体
42C…接続導体
43A,43B,43C,43D…静電遮蔽導体
43A1…切欠き
43B1…切欠き
50A,60A…低透磁率部層
51A,51B…主線路導体
52A,52B…電流検出用導体
52C…接続導体
53A…静電遮蔽導体
53B1,53B2…層間接続導体(接続導体)
53C1,53C2…接続導体
53D1,53D2,53D3,53D4…静電遮蔽導体
53E1,53E2,53E3,53E4…静電遮蔽導体
61A,61B…主線路導体
62…電流検出用導体
63A,63B,63C,63D…静電遮蔽導体
63A1,63B1…接続導体
63E…層間接続導体
100…電力伝送システム
101…送電装置
111…インバータ回路
201…受電装置
210…受電回路
211…負荷回路
501,502,503,504,505,506,507,508…実装電極
601,602,603,604,605…実装電極

Claims (11)

  1. 絶縁体と、
    前記絶縁体に形成された主線路導体と、
    前記絶縁体に形成され、前記主線路導体と磁界結合するコイル状の電流検出用導体と、
    前記絶縁体に形成され、グランドに接続される静電遮蔽導体と、
    を備え、
    前記静電遮蔽導体は、
    前記電流検出用導体の巻回軸に沿った巻回軸方向からの平面視で、前記主線路導体又は前記電流検出用導体の少なくとも一方に重なり、
    前記主線路導体と前記静電遮蔽導体との間に生じる容量は、前記電流検出用導体と前記静電遮蔽導体との間に生じる容量よりも小さい、
    電流検出素子。
  2. 前記主線路導体は一方向に延びる直線状である、
    請求項1の電流検出素子。
  3. 前記静電遮蔽導体は、
    前記主線路導体と前記電流検出用導体との間に形成された導体間遮蔽部を有している、
    請求項1又は2に記載の電流検出素子。
  4. 二つの前記電流検出用導体を備え、
    前記二つの電流検出用導体は、巻回軸を同方向にして形成され、
    前記主線路導体は、
    前記巻回軸方向からの平面視で、前記二つの電流検出用導体の間に配置されている、
    請求項1から3のいずれかに記載の電流検出素子。
  5. 前記二つの電流検出用導体は直列に接続されている、
    請求項4に記載の電流検出素子。
  6. 前記静電遮蔽導体は、
    前記静電遮蔽導体の外縁と接続される開口を有し、前記開口は、前記巻回軸方向からの平面視で、前記電流検出用導体のコイル開口と少なくとも一部が重なっている、
    請求項1からのいずれかに記載の電流検出素子。
  7. 二つの前記静電遮蔽導体を備え、
    前記二つの静電遮蔽導体は、
    前記巻回軸方向において、前記主線路導体と前記電流検出用導体とを間に挟んで形成されている、
    請求項1からのいずれかに記載の電流検出素子。
  8. 前記絶縁体の主面に設けられるグランド接続用実装電極、を備え、
    前記電流検出用導体は、巻回軸が前記絶縁体の前記主面に交わるように形成され、
    前記静電遮蔽導体は、前記電流検出用導体のコイル開口内に形成され、前記グランド接続用実装電極に接続される接続導体、を含む、
    請求項1からのいずれかに記載の電流検出素子。
  9. 絶縁体と、
    前記絶縁体に形成された主線路導体と、
    前記絶縁体に形成され、前記主線路導体と磁界結合するコイル状の電流検出用導体と、
    前記絶縁体に形成され、グランドに接続される静電遮蔽導体と、
    前記絶縁体の主面に設けられたグランド接続用実装電極と、
    を備え、
    前記静電遮蔽導体は、
    前記電流検出用導体の巻回軸に沿った巻回軸方向からの平面視で、前記主線路導体又は前記電流検出用導体の少なくとも一方に重なり、
    前記電流検出用導体は、巻回軸が前記絶縁体の前記主面に交わるように形成され、
    前記静電遮蔽導体は、前記電流検出用導体のコイル開口内に形成され、前記グランド接続用実装電極に接続される接続導体、を含む、
    電流検出素子。
  10. 受電装置が有する受電側結合部と、電界又は磁界の少なくとも一方により結合する送電側結合部を備え、電界結合又は磁界結合の少なくとも一方により、前記受電装置へ電力を伝送する送電装置において、
    前記送電側結合部に接続される電力伝送ラインに流れる電流を検出する電流検出部、
    を備え、
    前記電流検出部は、
    絶縁体と、
    前記絶縁体に形成された主線路導体と、
    前記絶縁体に形成され、前記主線路導体と磁界結合するコイル状の電流検出用導体と、
    前記絶縁体に形成され、グランドに接続される静電遮蔽導体と、
    を有し、
    前記静電遮蔽導体は、
    前記電流検出用導体の巻回軸に沿った巻回軸方向からの平面視で、前記主線路導体又は前記電流検出用導体の少なくとも一方に重なり、
    前記主線路導体と前記静電遮蔽導体との間に生じる容量は、前記電流検出用導体と前記静電遮蔽導体との間に生じる容量よりも小さく、
    前記主線路導体は、前記主線路導体が前記電力伝送ラインの一部を構成している、
    送電装置。
  11. 送電装置が有する送電側結合部と、受電装置が有する受電側結合部とを、電界または磁界の少なくとも一方により結合させて、前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する電力伝送システムにおいて、
    前記送電装置は、
    前記送電側結合部に接続される電力伝送ラインに流れる電流を検出する電流検出部、
    を有し、
    前記電流検出部は、
    絶縁体と、
    前記絶縁体に形成された主線路導体と、
    前記絶縁体に形成され、前記主線路導体と磁界結合するコイル状の電流検出用導体と、
    前記絶縁体に形成され、グランドに接続される静電遮蔽導体と、
    を有し、
    前記静電遮蔽導体は、
    前記電流検出用導体の巻回軸に沿った巻回軸方向からの平面視で、前記主線路導体又は前記電流検出用導体の少なくとも一方に重なり、
    前記主線路導体と前記静電遮蔽導体との間に生じる容量は、前記電流検出用導体と前記静電遮蔽導体との間に生じる容量よりも小さく、
    前記主線路導体は、前記主線路導体が前記電力伝送ラインの一部を構成している、
    電力伝送システム。
JP2017520707A 2015-05-28 2016-05-24 電流検出素子、送電装置及び電力伝送システム Active JP6361825B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015108391 2015-05-28
JP2015108391 2015-05-28
PCT/JP2016/065238 WO2016190290A1 (ja) 2015-05-28 2016-05-24 電流検出素子、送電装置及び電力伝送システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016190290A1 JPWO2016190290A1 (ja) 2017-10-26
JP6361825B2 true JP6361825B2 (ja) 2018-07-25

Family

ID=57393879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017520707A Active JP6361825B2 (ja) 2015-05-28 2016-05-24 電流検出素子、送電装置及び電力伝送システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10459010B2 (ja)
JP (1) JP6361825B2 (ja)
CN (1) CN207764288U (ja)
WO (1) WO2016190290A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102669965B1 (ko) * 2016-09-05 2024-05-29 삼성전자주식회사 무선 전력 전송 장치 및 무선 전력 전송 시스템
WO2020008544A1 (ja) * 2018-07-04 2020-01-09 新電元工業株式会社 電子モジュール

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3153758A (en) * 1961-12-26 1964-10-20 Ca Nat Research Council Current comparator device having plural magnetic cores and multiple windings
IT1201375B (it) * 1985-11-08 1989-01-27 Consiglio Nazionale Ricerche Metodo ed apparato per la determinazione della costante dielettrica di materiali e sua applicazione per la determinazione del tasso di carbone incombusto presente nelle ceneri di un combustore
JP3177893B2 (ja) 1989-08-29 2001-06-18 株式会社トーキン 表面実装電子部品
US5124642A (en) * 1989-12-21 1992-06-23 Sigma Instruments, Inc. Power line post insulator with dual inductor current sensor
US6184672B1 (en) * 1997-08-15 2001-02-06 General Electric Company Current sensor assembly with electrostatic shield
US6177806B1 (en) * 1997-09-03 2001-01-23 International Business Machines Corp. Signal sensor for rf integrated systems
JP2004257964A (ja) * 2003-02-27 2004-09-16 Murata Mfg Co Ltd 直流電流センサ
FI117075B (fi) * 2004-01-09 2006-05-31 Enermet Oy Virtamuunnin vaihtovirran mittaamiseksi
JP5024587B2 (ja) * 2005-12-07 2012-09-12 日本電気株式会社 磁界および電流測定に使用される磁界検出器及び電流測定方法
JP6286157B2 (ja) * 2013-09-05 2018-02-28 ルネサスエレクトロニクス株式会社 センサ装置
JP6294034B2 (ja) * 2013-09-05 2018-03-14 ルネサスエレクトロニクス株式会社 センサ装置
JP2015059838A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 株式会社村田製作所 配線電流検出構造
WO2015053246A1 (ja) * 2013-10-09 2015-04-16 株式会社村田製作所 ワイヤレス電力伝送システム
US9714961B2 (en) * 2014-02-24 2017-07-25 Sge S.R.L. Current measuring device for electric power lines

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016190290A1 (ja) 2016-12-01
US10459010B2 (en) 2019-10-29
US20180017599A1 (en) 2018-01-18
CN207764288U (zh) 2018-08-24
JPWO2016190290A1 (ja) 2017-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5994963B1 (ja) 電流検出素子及び電力伝送システム
US9917479B2 (en) Wireless energy transfer for mobile device applications
JP5610098B2 (ja) 通信端末装置
TW201507558A (zh) 線圈印刷配線基板、受電模組、電池單元及受電通訊模組
JP6493617B2 (ja) 電圧検出装置、電源装置及び送電装置
CN210576468U (zh) 天线装置、通信系统及电子设备
JP6365773B2 (ja) インダクタモジュール及び電力伝送システム
JP6669250B2 (ja) 受電装置
JPWO2018021060A1 (ja) 無線モジュール、rfidシステムおよびワイヤレス給電装置
JP6361825B2 (ja) 電流検出素子、送電装置及び電力伝送システム
JP2015200630A (ja) 電流・電圧検出用プリント基板および電流・電圧検出器
JP6981334B2 (ja) 複合アンテナ装置及び電子機器
US11387678B2 (en) Stacked resonant structures for wireless power systems
JP6497483B2 (ja) 電流検出素子及び給電装置
US9601928B2 (en) Device for collecting energy wirelessly
KR20210056281A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 코일 구조물

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170720

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170720

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170731

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180529

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180611

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6361825

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150